无功补偿装置在10kV配电网节能工程中的应用

2016-06-12贺院平国网山西省电力公司原平市供电公司

消费导刊 2016年1期

关键词：当量电容器并联

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摘要：本文主要探讨了无功补偿装置在10kV配电网节能工程中的应用，旨在为相关工作者提供借鉴。

关键词：无功补偿装置 10kV配电网节能工程

10kv配电网作为我国电网中的重要系统，主要负责电力运输、分配调度以及连接发电厂等工作，目前10kv配电网系统的负荷容量逐渐增加，对无功功率总需求也在不断增长，而且只依靠于配网发电机产生的无功容量，难以满足配电网对无功功率的需求，所以必须合理应用无功补偿装置，降低10kv配电网系统产生的能耗，实现节能减排的目的。

一、无功补偿实现配电网节能降损

（一）提高电器设备电能综合转换效率

在运行过程中，10kv配电网会受到电磁环境的影响，会消耗配电变压器以及输电线路的电能，并使其转换成热能，由此可以看出，10kv配电网的各种元件在运行过程中，必然会消耗部分电能，难以实现100%的电能传输。为了减少运输过程中的电能消耗，可以通过并联电容器，加强对整个10kv配电网的调控（图1为10kv配电网无功优化控制示意图），将流过配电变压以及输电线路的电流值控制在合理的范围之内，减少有功损耗的产生，最大限度的提升电能综合转换效率。

图1 10kv配电网无功优化控制示意图

从图110kv配电网无功优化控制示意图，可以看出10kv配电网在投入并联电容器前投入并联电容器之后，系统有功功率发生了明显变化，在投入并联电容器之间，系统的功率角为φ1，视在功率、相应有功功率分别为0B、0A；在投入并联电容器至之后，系统中功率角增加为φ2，视在功率、相应有功功率分别调节到OD、OC。所以在10kv配电网安装补偿装置，可以有效的降低系统的能耗，提高配电网的电能转换率。

（二）提高配电网系统供电电压质量水平

在配电网系统运行过程中，经常出现供电电压不稳定的情况，这主要是有两方面原因引起的，一方面是由于系统有功不平衡引起的，另一方面是由于无功容量不平衡引起的，同时我们也可以用下面的式子来表示电压波动，近似为：

为了解决系统电压波动的稳定，可以采用无功补偿电容器，并将其并联到配电网系统中，这时配电网电压波动可以用下面式子来表示，近似为：

对比（1）和（2）两个式子，可以看出无功补偿电容器的安装，在很大程度上，加强了配电网系统的稳定性，实现了系统运行电压综合质量水平的有效提升。

（三）减少电费支出

为了减少电费支出，必须降低配电网运行有功功率的损耗，提高电能转换率，进而实现减少电费的目的。所以必须不断采取有效措施，不断优化电气设备控制系统，同时合理使用无功补偿装置，充分发挥无功补偿装置在10kv配电网的作用，以此提高电能供应质量，实现综合服务水平的有效提升。另外还可以根据用户使用的功率因数情况，进行电费优惠活动，进而实现节约电费的目的，提高10kv电网运行的经济效益和社会效益。

二、10kv配电网无功补偿综合经济效益分析

在10kv配电网运行过程中，无功功率消耗单元主要是一些非线性变配电设备，其中在所有无功功率消耗单元，供、用电设备所占比重较大，在系统运行过程中，一旦出现无功消耗过大、无功补偿设备补偿不准确等问题，必然会降低系统功率因素，进而会降低电能供应质量水平，造成10kv配电网系统更多的电能损失。

（一）补偿模式经济当量分析

10kv配电网系统具有多种补偿模式，如10kv线路补偿、高压集中补偿以及0.4kv低压集中补偿等，将变电站系统的无功经济补偿当量设置为零值点，对10kv线路补偿、高压集中补偿以及0.4kv低压集中补偿模式的经济当量进行计算，并进行对比分析，结果为：10kv线路补偿的无功经济当量为0.023-0.051；高压集中补偿的无功经济当量为0.015-0.029；0.4kv低压集中补偿的无功经济当量为0.036-0.073。

从这三种补偿模式的经济当量计算结果来看，0.4kv低压集中补偿的无功经济当量最高，这表示无功补偿装置，最好安装在10kv配电网系统中的末端位置，这样有利于10kv配电网系统安全、经济的运行。

（二）补偿模式单位投资经济效益分析

表1 不同补偿模式单位综合投资费用

表1对不同补偿模式单位综合投资的费用的情况进行分析，可以看出这四种不同的补偿方式，单位综合投资费用最低为综合投资34元/kvar的随器补偿，所以10kv配电网系统运行过程中，可以采用低压变压器随器补偿模式，同时根据10kv配电网系统结构特性，建立完善的10kv配电网无功补偿优化策略，从而提高10kv配电网系统运行的经济性、安全性以及稳定性。